[프로세스와 스레드 다중 처리] 프로세스 간 통신 (IPC) with POSIX의 IPC (POSIX 메시지 큐, 네임드 세마포어)

<서영진 님의 사물인터넷을 위한 리눅스 프로그래밍 with 라즈베리파이 서적을 참고해서 작성하였습니다 :-)>

 

⭐ POSIX 메시지 큐

시스템 V의 메시지 큐와 마찬가지로 POSIX 메시지 큐를 사용하면 프로세스 간에 메시지의 형태로 데이터를 전송할 수 있다

 

시스템 V의 함수들이 시스템 콜인 것에 비해서 POSIX 함수는 라이브러리 형태로 제공된다

POSIX 의 메시지 큐는 mqd_t 형을 이용한다

메시지 큐의 생성과 획득을 위해 mq_open() 함수를 사용한다

mq_open() 함수를 사용하면 mqd_t 형을 반환받은 후 이용할 수 있다

메시지 큐의 송수신을 위해 mq_send() 와 mq_receive() 함수를 사용한다

프로세스가 큐의 사용을 끝낼 때 mq_close() 함수로 닫는다

메시지 큐가 더 이상 필요 없게 된 경우 mq_unlink() 함수를 사용해 큐를 삭제한다

메시지 큐의 속성은 mq_getattr() 로 얻는다

메시지 큐의 속성은 mq_setattr() 함수로 변경한다

메시지가 오는 것을 비동기적으로 통지 받는 mq_notify() 함수

// POSIX 메시지 큐로 메시지 출력하자 Server
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <mqueue.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    mqd_t mq;
    struct mq_attr attr;
    const char* name = "/posix_msq"; 		/* 메시지 큐끼리 공유할 이름 */
    char buf[BUFSIZ];
    int n;

    /* 메시지 큐 속성의 초기화 */
    attr.mq_flags = 0;
    attr.mq_maxmsg = 10;
    attr.mq_msgsize = BUFSIZ;
    attr.mq_curmsgs = 0;
    mq = mq_open(name, O_CREAT | O_RDONLY, 0644, &attr);

    /* 메시지 큐에서 데이터를 가져온다. */
    while(1) {
        n = mq_receive(mq, buf, sizeof(buf), NULL);
    switch (buf[0]) {
        /* 메시지가 ‘q’ 이면 END로 이동 */
        case 'q':
            goto END;
            break;
        /* 다른 메시지이면 화면에 가져온 데이터를 출력한다. */
        default:
            write(1, buf, n);
            break;
        }
    }

END: 			/* 메시지 큐를 닫은 후 정리하고 프로그램을 종료한다. */
    mq_close(mq);
    mq_unlink(name);

    return 0;
}

/*
서버를 작성한다
서버에서 통신을 위한 메시지 큐를 mq_open() 함수를 통해 만들고,
mq_receive() 함수로 데이터를 받아온다
가져온 데이터를 화면에 출력하고, "q" 가 들어온 경우에 메시지 큐를 닫은 후 정리하고 프로그램 종료

rt(Realtime) 라이브러리를 함께 링크해야한다
gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ gcc -o posix_msg_server posix_msg_server.c -lrt
gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ ./posix_msg_server &
*/

// POSIX 메시지 큐로 메시지 출력하자 Client
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <mqueue.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    mqd_t mq;
    const char* name = "/posix_msq";
    char buf[BUFSIZ];
    mq = mq_open(name, O_WRONLY);

    /* "Hello, World!"라는 문자열을 보낸다. */
    strcpy(buf, "Hello, World!\n");
    mq_send(mq, buf, strlen(buf), 0); 	/* 메시지 큐로 데이터를 보낸다. */

    /* "q"로 설정하고 보낸다. */
    strcpy(buf, "q");
    mq_send(mq, buf, strlen(buf), 0);

    /* 메시지 큐를 닫는다. */
    mq_close(mq);

    return 0;
}

/*
메시지 큐 클라이언트는 메시지 큐를 새로 생성하는 것이 아니라 기존에 존재하고 있는 메시지 큐를 연다
mq_send() 함수를 이용해서 메시지를 보내는데, 처음에는 문자열을 보내고 다시 "q" 를 보내서 서버를 종료한다
메시지 큐의 사용이 끝나면 mq_close() 함수로 메시지 큐를 닫지만, 서버와는 다르게 메시지 큐를 삭제하지 않는다

rt(Realtime) 라이브러리를 함께 링크해야한다
gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ gcc -o posix_msg_client posix_msg_client.c -lrt
gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ ./posix_msg_client 
*/

gcc -o posix_msg_server posix_msg_server.c -lrt
./posix_msg_server &

gcc -o posix_msg_client posix_msg_client.c -lrt
./posix_msg_client

 

☑️ 네임드 세마포어

리눅스에서 세마포어를 보다 쉽게 사용할 수 있는 라이브러리 형태의 함수들

세마포어를 사용하기 전에 반드시 sem_t 형을 초기화 해야 한다

초기화는 sem_open() 함수를 사용

sem_open() 함수의 첫 번째 인자로 다른 세마포어와 구분할 수 있는 이름 들어가므로 네임드(named) 세마포어라고 부른다

초기화가 끝나면 P 연산과 V 연산을 수행하면 되는데, sem_post() 와 sem_wait() 함수를 사용한다

사용이 다 끝난 세마포어는 sem_close() 함수로 닫고, 제거는 sem_destroy() 함수를 사용한다

사용이 다 끝난 후 더 이상 필요가 없어졌을 때 sem_unlink() 이용해서 네임드 세마포어를 삭제한다

phread 라이브러리를 링크하여 소스 코드를 빌드해야 한다

// 라이브러리로 세마포어 사용하기
#include <stdio.h> 		/* printf() 함수를 위한 헤더 파일 */
#include <fcntl.h> 		/* O_CREAT, O_EXEC 매크로를 위한 헤더 파일 */
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h> 		/* sem_open(), sem_destroy(), sem_wait() 등 함수를 위한 헤더 파일 */

sem_t *sem; 			/* 세마포어를 위한 전역 변수 */
static int cnt = 0; 		/* 세마포어에서 사용할 임계 구역 변수 */

void p() 			/* 세마포어의 P 연산 */
{
    cnt--;
    sem_post(sem);
}

void v() 			/* 세마포어의 V 연산 */
{
    cnt++;
    sem_wait(sem);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    const char* name = "posix_sem";
    unsigned int value = 8; 	/* 세마포어의 값 */

    /* 세마포어 열기 */
    sem = sem_open(name, O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR, value);
    while(1) {
        if(cnt >= 8) {
            p();
            printf("decrease : %d\n", cnt);
            break;
        } else {
            v();
            printf("increase : %d\n", cnt) ;
            usleep(100);
        }
    }

    /* 다 쓴 세마포어 닫고 정리 */
    sem_close(sem);
    printf("sem_destroy return value : %d\n", sem_destroy(sem));

    /* 세마포어 삭제 */
    sem_unlink(name);

    return 0;
}

/*
phread 라이브러리를 링크한다
시스템 V의 세마포어와 같은 결과가 나온다

gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ gcc -o posix_sem posix_sem.c -pthread
gani@gani:~/raspi/Process_Signal $ ./posix_sem 
*/

gcc -o posix_sem posix_sem.c -pthread
./posix_sem